La capacidad de producción y la producción de la industria procesadora de aluminio de China se han convertido en campos de rápido crecimiento, que incluyen placas, tiras, láminas, perfiles de aluminio para la construcción y el tránsito ferroviario de aluminio ordinario y aleaciones de aluminio de uso civil, materiales para enlatar y sustratos de placas de aluminio para impresión. La parte incremental está compuesta principalmente por empresas privadas. China es un país importante en la industria de procesamiento de aluminio.
En los últimos años, el desarrollo de materiales de aluminio y aleaciones de aluminio se ha centrado principalmente en dos direcciones: (1) desarrollar nuevos materiales de aleaciones de aluminio de alta resistencia y tenacidad para satisfacer las necesidades de campos especiales como el aeroespacial, el transporte y las instalaciones militares; (2) Desarrollar aleaciones de aluminio civiles con diferentes propiedades y funciones para satisfacer nuevos materiales para diferentes condiciones y aplicaciones. La aplicación generalizada de las aleaciones de aluminio ha promovido el desarrollo de la tecnología de preparación y procesamiento de aleaciones de aluminio, pero con la mejora continua de los requisitos de rendimiento para los productos de aleaciones de aluminio, también se han propuesto nuevos requisitos para la tecnología de procesamiento de aleaciones de aluminio. Valorar y fortalecer la investigación sobre las características básicas de las aleaciones de aluminio y la construcción de teorías sistemáticas, mejorando aún más la comprensión de las características de procesamiento de las aleaciones de aluminio, es la única manera de lograr la innovación tecnológica en el procesamiento de aleaciones de aluminio.
1. Investigación sobre las características básicas de los materiales de aleación de aluminio.
Un estudio sistemático y en profundidad de las características fundamentales de las aleaciones de aluminio es la base de la innovación en la tecnología de procesamiento de aleaciones de aluminio. Sobre la base de la teoría existente del procesamiento de aleaciones de aluminio, se utilizan excelentes instrumentos y equipos, como computadoras y cámaras de alta definición y alta velocidad, para estudiar el comportamiento de transferencia de calor y masa del proceso de solidificación por fusión de aleaciones de aluminio, la ley de evolución del sólido de aleaciones de aluminio. fase de deformación y precipitación durante el proceso de tratamiento térmico, y la relación constitutiva entre el rendimiento integral de la interfaz de microestructura multifásica. Se forma un sistema teórico sistemático y propio de tecnología de procesamiento de aleaciones de aluminio. Al mismo tiempo, combinar los equipos actuales de procesamiento de aleaciones de aluminio y la tecnología de preparación de la producción para guiar y optimizar la tecnología actual de producción y procesamiento de aleaciones de aluminio, con el fin de lograr innovación en la tecnología y los materiales de procesamiento de aluminio.
(1) Investigación sobre las características básicas de la fundición y fundición de aleaciones de aluminio. Estudiar la distribución del campo térmico durante el proceso de solidificación de diferentes tipos de aluminio fundido bajo diferentes velocidades de enfriamiento y la forma inicial del frente de solidificación de la masa fundida, explorar la ley de evolución de su forma durante el avance del frente de solidificación y la influencia. ley sobre el campo de tensiones térmicas internas de la palanquilla; Estudiar la redistribución de solutos durante el proceso de solidificación, comprender los tipos, mecanismos termodinámicos y cinéticos de formación y crecimiento de precipitados de solidificación primaria, así como los patrones de distribución de diferentes tipos de precipitados de solidificación primaria y los mecanismos de formación de diversos defectos durante la solidificación. proceso.
(2) Investigación sobre las características básicas de la deformación plástica de la aleación de aluminio. Estudiar el mecanismo de influencia de la fuerza de deformación externa en la fragmentación de precipitados de solidificación primaria de diferentes tamaños/tipos; Estudiar la relación intrínseca entre la deformación externa fuerza deformación velocidad deformación deformación variable distribución de temperatura resistencia a la deformación límite de agrietamiento del material tensión interna residual; Estudiar los tipos de precipitados de deformación, los mecanismos termodinámicos y cinéticos de su formación y crecimiento.
(3) Investigación sobre las características básicas del tratamiento térmico de aleaciones de aluminio. Estudiar los mecanismos termodinámicos y cinéticos de disolución de diferentes tipos de precipitados de solidificación primaria/precipitados de deformación durante el tratamiento térmico en solución sólida de aleaciones de aluminio; Estudiar el mecanismo de transferencia de calor y la ley de variación de la tensión interna residual de la aleación de aluminio durante el tratamiento de enfriamiento rápido; Durante el proceso de tratamiento térmico de envejecimiento, explorar los mecanismos termodinámicos y cinéticos de la formación y crecimiento de diferentes tipos de fases de precipitación y comprender los patrones de distribución de diferentes tipos de fases de precipitación; Estudiar el mecanismo de interacción entre diferentes tipos/tamaños de fases de precipitado y las interfaces con defectos puntuales/lineales, la influencia del espaciado de partículas y los límites de grano de diferentes tipos/tamaños de fases precipitadas en el movimiento de defectos lineales y el inicio y propagación de grietas. ; Llevar a cabo investigaciones en profundidad sobre la influencia de los tipos/tamaños/distribuciones de las fases de precipitación en las propiedades mecánicas estáticas/dinámicas y la resistencia a la corrosión de los materiales, así como la relación correspondiente entre las propiedades mecánicas estáticas/dinámicas de los materiales y su resistencia a altas temperaturas. Daño por impacto de velocidad.
2. Investigación y propuesta sobre materiales civiles de aleación de aluminio.
Los materiales de aleación de aluminio se han utilizado ampliamente en los campos de la aviación civil, el transporte, la electrónica 3C, las nuevas energías, los deportes y la construcción. La feroz competencia en el mercado ha promovido la mejora de los requisitos de calidad y rendimiento para los productos civiles de aleación de aluminio. Por lo tanto, sólo explorando más a fondo el potencial de las aleaciones de aluminio, investigando y desarrollando excelentes materiales y tecnologías de procesamiento de aleaciones de aluminio civiles podremos satisfacer mejor la demanda del mercado.
2.1. Aleación de aluminio de alto rendimiento para aviación civil.
(1) Tecnología de preparación de ingeniería para nuevos materiales de aleación de aluminio de tierras raras de alto rendimiento para la aviación civil. Llevar a cabo una investigación básica en profundidad sobre la aplicación de elementos de tierras raras en aleaciones de aluminio de tierras raras de alto rendimiento para la aviación civil, revelar el mecanismo de influencia de los elementos de tierras raras en aleaciones de aluminio, estudiar sistemáticamente la ley de evolución de la microestructura en condiciones termomecánicas y la relación con el rendimiento y formar un sistema teórico básico para el diseño de composición, preparación y procesamiento de aleaciones de aluminio de tierras raras de alto rendimiento; Se llevarán a cabo más investigaciones sobre la preparación de ingeniería y la aplicación de nuevos materiales de aleación de aluminio de tierras raras de alto rendimiento, formando un conjunto completo de procesos de producción y tecnologías de aplicación para nuevos materiales de deformación de aleaciones de aluminio de tierras raras de alto rendimiento, con una capacidad de producción por lotes estable. lograr la instalación y aplicación en aeronaves de aviación civil y satisfacer las necesidades de producción por lotes de aeronaves de aviación civil.
(2) Nueva aleación de aluminio de alta resistencia, resistente a la corrosión y al calor. Tecnologías clave innovadoras, como diseño de composición y tecnología de control correcto para aleaciones de aluminio de alta resistencia y resistentes al calor, tecnología de control de fundición y conformado para aleaciones resistentes al calor con alto contenido de aleación, tecnología de tratamiento de homogeneización de múltiples etapas y resistencia térmica a alta temperatura. estructura de fases y tecnología de control de rendimiento para Sc, Er, etc. de tierras raras, para formar una tecnología de preparación de control de estabilidad de calidad para lingotes de alta aleación y desarrollar nuevos materiales para aleaciones de aluminio de alta resistencia y resistentes al calor que contienen elementos de tierras raras; Llevar a cabo investigaciones de ingeniería sobre materiales de aleaciones de aluminio de alta resistencia y resistentes al calor para proporcionar reservas técnicas para componentes típicos aplicados en el campo de la aviación civil.
(3) Aleación de aluminio de alta resistencia, tenaz, resistente a la corrosión y tolerante a daños. En respuesta a los requisitos de diseño de durabilidad, tolerancia a daños y resistencia a la corrosión de las aeronaves de aviación civil, el desarrollo de láminas de aleación de aluminio de alta resistencia a la corrosión y alta tenacidad con un grado de resistencia de 700 MPa es una tendencia inevitable. A través de la investigación sobre el diseño y la optimización de la composición de nuevas aleaciones, el tratamiento de homogeneización multinivel de partículas de fase dispersa, el control de la microestructura de deformación durante el proceso de laminación y el control de la forma de la placa, planeamos desarrollar una aleación de aluminio preestirada con un grado de resistencia de 700 MPa, alta resistencia a la corrosión y alta tenacidad. Placas de espesor medio con excelente resistencia a la fractura, tenacidad y resistencia a la corrosión, lo que proporciona reservas técnicas para componentes estructurales clave en aplicaciones de aviación civil.
(4) Las nanopartículas autogeneradas in situ mejoran los compuestos a base de aluminio de alto rendimiento. Este material tiene las ventajas de una alta resistencia específica, módulo específico, buena resistencia a la fatiga, buena resistencia al calor, resistencia a la corrosión y un costo de preparación relativamente bajo. Actualmente es un nuevo material revolucionario de aleación de aluminio. Domine las técnicas de control para la morfología y el tamaño de las nanopartículas autogeneradas in situ, y utilice técnicas de control de campo magnético de pulso de alta frecuencia y campo ultrasónico de alta energía para controlar la agregación y distribución de nanopartículas, optimice las nanopartículas autogeneradas in situ. Tecnología de fundición DC compuesta de aluminio reforzado de alto rendimiento. Al tiempo que mejora la estructura de la aleación, lograr una distribución uniforme de las nanopartículas dentro de los granos de la aleación y los límites de los granos mejora significativamente la resistencia, la plasticidad y la resistencia a la fatiga de los materiales de aleación de aluminio, lo que permite la producción a gran escala y la aplicación en el mercado de lingotes industriales y productos de aluminio.
(5) Tecnologías clave e investigación de aplicaciones para la preparación y procesamiento de alta calidad de aleaciones de aluminio para aviación. Para los materiales de aleación de aluminio de alta calidad utilizados en la aviación, se llevan a cabo investigaciones en profundidad sobre la relación intrínseca entre la composición de la aleación, la microestructura, las propiedades, la preparación y el procesamiento, así como los mecanismos de fortalecimiento y endurecimiento y otras cuestiones científicas, así como información detallada. tecnologías de control. Se establecen principios de control organizacional y pautas de servicio de seguridad, y se construye una plataforma de datos básica para superar los principales obstáculos técnicos de la preparación de alta confiabilidad, alta estabilidad y alta homogeneidad de materiales estructurales de aleación de aluminio de gran tamaño. Esto proporciona una base teórica y soporte técnico clave para la producción completa, independiente y controlable de materiales estructurales de aleación de aluminio para aviación.
2.2. Aleación de aluminio ligera para transporte.
(1) Investigación y desarrollo de materiales de aluminio deformado de calidad automotriz que equilibren el peso ligero y la seguridad, con una producción industrial de alta calidad. China es el mercado consumidor de automóviles más grande del mundo, y el diseño y la fabricación de vehículos de combustible tradicional y vehículos de nueva energía aumentarán aún más la aplicación de materiales de aluminio, incluidas todas las carrocerías y cajas de baterías de aluminio para vehículos de nueva energía. Existe una necesidad urgente de diseño, investigación, desarrollo e industrialización de alta calidad de materiales de aleación de aluminio deformados. Tomando a las empresas como organismo principal, a través de la estrecha integración de "investigación, producción y aplicación", se llevan a cabo investigaciones y desarrollo conjuntos para abordar los vínculos problemáticos en todo el proceso, refinar y cuantificar los detalles del sistema y los parámetros estandarizados en la producción. y proceso de preparación, establecer un sistema y un sistema de gestión de producción rastreable, y lograr una producción y aplicación estable y de alta calidad de materiales típicos de aluminio deformado para vehículos.
(2) Investigación básica sobre la aplicación de la correlación entre el diseño del aluminio y el "rendimiento de la estructura del proceso". Basado en los requisitos de rendimiento de la aplicación de 6 materiales de aluminio de la serie XXXXX (placas y perfiles) para estructuras de carrocerías de automóviles y 3 materiales de aluminio de la serie XXXXX para carcasas de baterías, y basándose en técnicas de caracterización cuantitativa de microestructura multidimensional y multiescala, diseño de aleaciones e investigación de procesos. basado en requisitos de rendimiento integrales, diseño de aleaciones e investigación de procesos basados en un rendimiento excelente único, y se llevan a cabo investigaciones y evaluaciones de rendimiento de aplicaciones (conformación, conexión, etc.). Se desarrollan materiales de aleación de aluminio para la carrocería del automóvil y su estructura, y la carcasa de la batería, y se logra una producción y preparación de bajo costo y alta estabilidad.
(3) Aleación de aluminio de alta conformabilidad y alta resistencia. Al optimizar la composición química y la tecnología de procesamiento de la aleación de aluminio, se ha creado un material de aleación de aluminio de alta resistencia con un rendimiento de embutición profunda equivalente (estado T4P) a la actual aleación de aluminio 6016 para automóviles y una resistencia equivalente al estado 2024-T351 después de un horneado a corto plazo. desarrollado, que cumple con los requisitos de rendimiento de las cubiertas contra abolladuras resistentes a impactos para aligerar el peso del automóvil.
(4) Aleación de aluminio de espuma de gran tamaño y alta resistencia. La espuma de aluminio tiene las características tanto de estructura porosa como de metal, y tiene muchas propiedades excelentes, como peso ligero, alta resistencia específica, absorción de energía, absorción de impactos, amortiguación, absorción de sonido, disipación de calor, blindaje electromagnético, etc. Se utiliza la tecnología de simulación. estudiar profunda y sistemáticamente la interacción entre la estructura de espuma de aluminio y las propiedades del material, optimizar los parámetros del proceso de producción industrial, simplificar el proceso de producción, reducir los costos de producción y realizar la aplicación en el mercado de materiales de aleación de espuma de aluminio de alta resistencia y grandes especificaciones en el campo del transporte ligero.
2.3 Aluminio electrónico 3C y otras aleaciones de aluminio
(1) Desarrollo e industrialización de aleaciones de aluminio de tierras raras. China tiene abundantes recursos de tierras raras y la industria de aleaciones de aluminio es de gran escala. Estudios anteriores han demostrado que la combinación de algunos elementos de tierras raras (RE) con aleaciones de aluminio puede mejorar eficazmente su rendimiento. Sin embargo, China aún no ha desarrollado aleaciones estables de aluminio de tierras raras para su aplicación, ni ha desarrollado aleaciones de aluminio de tierras raras con características chinas a nivel internacional. Por tanto, es necesario seguir incrementando los esfuerzos en los procesos de investigación e industrialización relacionados. Al combinar estrechamente la investigación, el aprendizaje y la aplicación, se llevan a cabo más investigaciones sobre la aplicación básica de elementos de tierras raras en aleaciones de aluminio y se comprende en profundidad el mecanismo de influencia de los elementos de tierras raras en aleaciones de aluminio. Se desarrollan y promueven para su aplicación varias aleaciones de aluminio de tierras raras con valor práctico.
(2) Aleación de aluminio 5G de alta superficie, alta resistencia y alta conductividad térmica. Al optimizar la composición química de la aleación y regular razonablemente la estructura del material, estudiar los efectos de la composición de la aleación, el procesamiento de deformación y los procesos de tratamiento térmico sobre la resistencia, la conductividad térmica y el rendimiento de anodizado de la aleación, el control de los granos de la aleación y la segunda se pueden lograr compuestos de fases; A través de la regulación organizacional y la investigación sobre procesos de anodizado y coloración electrolítica, se ha obtenido una película anodizada con recubrimiento uniforme, sin diferencia de color y sin defectos como puntos negros y líneas negras. Se han desarrollado materiales de aleación de aluminio de alta superficie, alta conductividad térmica y alta resistencia para satisfacer la demanda del mercado de fundas para teléfonos móviles 5G, placas intermedias para teléfonos móviles, materiales de aluminio extruido y láminas laminadas.
(3) Ánodo de aleación de aluminio eficiente y de bajo costo para baterías de aire de aluminio. Estudiar exhaustiva y sistemáticamente los elementos de aleación únicos de los ánodos de aleación de aluminio, como los elementos metálicos de bajo punto de fusión, el procesamiento de deformación y los procesos de tratamiento térmico, y sus efectos sobre la actividad electroquímica y la resistencia a la autocorrosión de los ánodos de aluminio. Realizar investigaciones básicas sobre las características de activación y pasivación de los materiales de ánodos de aleación de aluminio, desarrollar materiales de ánodos de aleación de aluminio que cumplan con los requisitos de las baterías de aire de aluminio y realizar la aplicación orientada al mercado de las baterías de aire de aluminio en el aligeramiento de automóviles, el suministro de energía de emergencia y otros. campos.
(4) Aleación de aluminio de resistencia de 800 MPa. Rompiendo con la gama de diseño existente de componentes de aleación de aluminio de alta resistencia, hemos desarrollado un nuevo tipo de material de aleación de aluminio con una resistencia de 800 MPa en la serie 7XX. Nos centraremos en realizar investigaciones sobre tecnologías clave como el diseño de composición industrial y el control correcto de aleaciones de aluminio de alta resistencia de grado 800 MPa, formación de lingotes de alta aleación y preparación de lingotes de alta calidad metalúrgica, regulando la uniformidad de la microestructura durante el procesamiento en caliente, y controlar los procesos de tratamiento térmico de precisión. Desarrollaremos tecnologías de control de estabilidad de calidad para la producción por lotes de lingotes de alta aleación y estableceremos tecnologías de control detalladas para la evolución y estructura de la microestructura durante el procesamiento y el tratamiento térmico; Completar el desarrollo de componentes típicos y verificar su aplicación en condiciones de servicio simuladas, lograr preliminarmente el reemplazo liviano de materiales estructurales de alta resistencia para barcos y proporcionar reservas técnicas para el diseño liviano y la preparación de componentes estructurales típicos para aplicaciones en la industria aeroespacial, aviación, transporte y otros campos.
(5) Varillas de perforación de aleación de aluminio de alta resistencia, resistentes, resistentes a la corrosión y al calor para exploración de petróleo. En comparación con los tubos de perforación de acero, los tubos de perforación de aleación de aluminio tienen las ventajas de una baja densidad específica, alta resistencia, baja tensión de flexión y resistencia a gases ácidos como la corrosión por H2S y CO2. También tienen una mayor capacidad de profundidad de perforación y una mayor capacidad de absorción de impactos. Por lo tanto, las tuberías de perforación de aleación de aluminio tienen ventajas obvias en la exploración y desarrollo de pozos profundos, pozos ultraprofundos y pozos de gas ácido. Investigar y optimizar el proceso de tratamiento térmico de aleaciones con altos estados de soluto para controlar la microestructura, con el fin de lograr una mejor combinación de MPt, GBP y PFZ, y optimizar la combinación de alta resistencia, alta tenacidad, resistencia a la corrosión y calor. resistencia de aleaciones; Estudiar el comportamiento de deformación de aleaciones y establecer un modelo de evolución de la microestructura de la aleación; Comprender la relación entre factores como la composición, la microestructura y las propiedades macroscópicas, establecer modelos para el endurecimiento por tiempo, la corrosión por tensión y la tenacidad a la fractura, lograr un control correcto de la microestructura y desarrollar y producir productos de alta resistencia, tenaces, resistentes a la corrosión y al calor. varillas de perforación de aleación de aluminio resistentes para exploración petrolera que satisfacen la demanda del mercado.
(6) Desarrollo e industrialización de tecnología de procesamiento ecológico para materiales de aleación de aluminio. Ante la escasez de recursos y energía, la utilización integral de los recursos y la innovación tecnológica son particularmente importantes. El sistema lleva a cabo investigaciones básicas sobre la aplicación de aleaciones de aluminio reciclado, comprende en profundidad los efectos de acoplamiento de múltiples elementos en las aleaciones de aluminio y sus mecanismos de impacto en la estructura y propiedades del material, establece un sistema de reciclaje y reutilización de aleaciones de aluminio, desarrolla sistemas de bajo consumo de energía y bajo consumo. costo, preparación ecológica de alto rendimiento y tecnologías de procesamiento para materiales de aleación de aluminio, y proporciona soporte teórico y técnico para la preparación de aleaciones de aluminio ecológicas y respetuosas con el medio ambiente de bajo costo y "una energía múltiple de aluminio" con valor de aplicación, logrando las estrictas normas energéticas de China. objetivos de ahorro y reducción de emisiones año año tras año y la modernización ecológica de la industria del aluminio.
3. Conclusión y perspectivas
Alto rendimiento, alta calidad, alta uniformidad, bajo costo y protección ambiental con bajas emisiones de carbono siguen siendo las principales direcciones para el desarrollo de nuevos materiales para aleaciones civiles de aluminio y tecnología de procesamiento de aluminio. Uno es desarrollar una excelente tecnología de fundición, mejorar continuamente la eficiencia en la utilización de energía, reducir las emisiones y mejorar el nivel de control de la calidad metalúrgica, la composición química y la microestructura de los lingotes; El segundo es integrar y aplicar excelentes logros tecnológicos contemporáneos, desarrollar automatización de alta precisión, especialización y equipos técnicos a gran escala, mejorar la eficiencia y garantizar la producción a gran escala de productos de alta calidad y altamente uniformes; El tercero es utilizar plenamente la aplicación de la tecnología de simulación por computadora en los campos de investigación y desarrollo de nuevos materiales, procesamiento, tecnología de procesamiento y diseño y optimización de moldes, acortar significativamente el ciclo de desarrollo, reducir los riesgos de desarrollo, mejorar la eficiencia de la producción y reducir los costos. .
En la actualidad, los materiales de procesamiento de aleaciones de aluminio se están desarrollando hacia múltiples aleaciones, gran ancho, alta resistencia y tenacidad, alta pureza, alta precisión, alta estabilidad, superplasticidad y superconductividad. Esto inevitablemente requiere mucho trabajo detallado en la investigación de innovación tecnológica, desde la investigación del mecanismo del material hasta el control de los elementos del proceso, los factores que influyen en el procesamiento, la formulación razonable de parámetros de la línea de proceso, el estricto seguimiento y supervisión de la calidad, etc., para establecer la caracterización y el procesamiento de las características básicas de la aleación de aluminio. base de datos de tecnología y sistema de inspección y evaluación de la calidad del producto, y lograr un desarrollo innovador de excelente tecnología de procesamiento de materiales de aleación de aluminio civil.
